新技術(shù)將引發(fā)行業(yè)變革

　　1. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)挖掘中的應(yīng)用

　　盡管多核處理仍受限于馮 諾伊曼架構(gòu)本身的串行存取特性，但其卻已成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。在實(shí)際情況中，這表明依靠大量數(shù)據(jù)集的應(yīng)用程序例如模式識(shí)別程序無(wú)法進(jìn)行恰當(dāng)分區(qū)或?qū)崟r(shí)響應(yīng)。

　　象CogniMem公司這樣的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司都致力于設(shè)計(jì)用于高速和并行模式識(shí)別的元件，行業(yè)稱(chēng)之為“認(rèn)知計(jì)算”芯片，主要用于運(yùn)行大量數(shù)據(jù)集。盡管2007年推出的CM1K芯片僅有1024個(gè)“神經(jīng)元”，但因公司需要處理的數(shù)據(jù)量激增，其使用人數(shù)越來(lái)越多。2011年夏，IBM開(kāi)發(fā)出首款突觸CPU, 可模擬人腦認(rèn)知行為。

　　無(wú)論是金融公司對(duì)數(shù)百萬(wàn)項(xiàng)的交易進(jìn)行同時(shí)監(jiān)控，還是高清攝像機(jī)將感官信息傳輸?shù)綗o(wú)人駕駛飛機(jī)的微控制器中，這樣的實(shí)時(shí)工作，若要通過(guò)普通處理器進(jìn)行簡(jiǎn)直是“大海撈針”，難以實(shí)現(xiàn)。而近期開(kāi)發(fā)的一系列應(yīng)用系統(tǒng)，如基于CM1K芯片及飛思卡爾i.MX53 Quick Start開(kāi)發(fā)平臺(tái)的視線跟蹤系統(tǒng)，則充分證明該技術(shù)可非常便捷地整合到基于MCU的高端應(yīng)用程序中。

　　由于企業(yè)需要處理大量數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)未來(lái)十年企業(yè)將會(huì)更加依賴數(shù)據(jù)挖掘進(jìn)行決策。實(shí)時(shí)分析現(xiàn)已成為一個(gè)新興市場(chǎng)。鑒于軟件耗費(fèi)更多時(shí)間和計(jì)算能力，該市場(chǎng)重點(diǎn)需求極可能由軟件轉(zhuǎn)移到硬件上。不久的將來(lái)，消費(fèi)電子設(shè)備、無(wú)人機(jī)、數(shù)據(jù)分析等都將受益于這項(xiàng)目技術(shù)。

　　2. 石墨烯：電子行業(yè)的又一重大發(fā)現(xiàn)

　　石墨烯是一種由碳原子呈蜂巢晶格緊密排列構(gòu)成的平面薄膜，僅有一個(gè)碳原子的厚度。 石墨烯異常堅(jiān)硬，具有超導(dǎo)性能，具有自冷卻、抗菌、防腐和光伏特性。目前，許多世界級(jí)領(lǐng)先芯片制造商、美國(guó)國(guó)家及聯(lián)邦機(jī)構(gòu)都參與到了一項(xiàng)名為毫微電子研究活動(dòng)(Nanoelectronics Research Initiative)中，致力于尋找CMOS晶體管替代材料。他們發(fā)現(xiàn)由石墨烯制成的邏輯器件導(dǎo)電速度比硅類(lèi)邏輯器件要快30倍，同時(shí)比CMOS及光學(xué)開(kāi)關(guān)消耗能量少，且占用空間也小得多。許多人已將其作為CMOS FET的替代材料。

　　在以前，石墨烯還僅用于制作更高效能的電池及折疊式觸摸屏，因?yàn)樗恍枰茖W(xué)家通過(guò)外力來(lái)控制材料中電子的運(yùn)動(dòng)。但現(xiàn)在，研究人員相信以正確的構(gòu)造方式堆疊成的三層石墨烯可通過(guò)控制電壓將絕緣體轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體。

　　今年五月，三星尖端技術(shù)研究所的一個(gè)研究小組表示其發(fā)現(xiàn)可通過(guò)一種全新的晶體管結(jié)構(gòu)將材料從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種狀態(tài)。該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)重新設(shè)計(jì)數(shù)字開(kāi)關(guān)基本工作原理，使石墨烯在不損失其導(dǎo)電性能的情況下實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)化。三星宣布將其研發(fā)出的肖特基勢(shì)壘(Schottky Barrier)控制元件命名為‘Barristor’，通過(guò)調(diào)整這個(gè)勢(shì)壘的高度可以實(shí)現(xiàn)電流的開(kāi)關(guān)，從而隔離電流(當(dāng)選擇合適的金屬和半導(dǎo)體進(jìn)行接觸時(shí)，二者接觸界面會(huì)形成整流勢(shì)壘，也就是肖特基勢(shì)壘，一種只允許電流單向流動(dòng)的元件)。三星還聲稱(chēng)已將該研究成果擴(kuò)展運(yùn)用到基本電路元件，例如邏輯門(mén)及邏輯電路等。

　　如前所述，研究人員還在研究用石墨烯替代氧化銦錫 (ITO)，一種廣泛用于制作智能手機(jī)和平板電腦觸摸屏上的透明傳導(dǎo)鍍膜，及用于制作太陽(yáng)能電池電極的標(biāo)準(zhǔn)材料。氧化銦錫價(jià)格昂貴且不斷上漲，脆度較高，應(yīng)用起來(lái)較為困難。而石墨烯呈透明狀，以其為基礎(chǔ)制作的電極適用于透明有機(jī)太陽(yáng)能電池，且不會(huì)阻止任何照射光(或產(chǎn)品展示時(shí)的光源射出)。去年，美國(guó)得克薩斯州萊斯大學(xué)的一個(gè)研究小組通過(guò)整合一個(gè)單層石墨烯薄膜與5微米寬的金屬納米線網(wǎng)格(僅相當(dāng)于一根人類(lèi)毛發(fā)的十分之一，人眼幾不可見(jiàn))，創(chuàng)造出一種遠(yuǎn)優(yōu)于氧化銦錫性能的材料。

　　卷起石墨烯即可創(chuàng)造出一個(gè)碳納米管(CNT)。 碳納米管比表面積大，導(dǎo)電性好，是制作鋰離子電池的絕佳備選材料。納米管比表面積大，與其他類(lèi)型的碳例如石墨相比可以儲(chǔ)存更多電荷，并可以使電荷更加容易轉(zhuǎn)換，從而提高電能。這項(xiàng)技術(shù)可“引發(fā)行業(yè)變革”。

　　3. 發(fā)電制造單光子

　　德國(guó)維爾茨堡大學(xué)物理學(xué)家成功運(yùn)用半導(dǎo)體納米材料以發(fā)電的形式制造單光子，并通過(guò)量子信道進(jìn)行傳輸。這些單光子光源將促進(jìn)安全數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域更廣泛應(yīng)用。該發(fā)現(xiàn)已于《新物理學(xué)雜志》2012年8月期刊登。

　　科學(xué)家們充分了解光子傳輸在實(shí)驗(yàn)室中取得成功遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要在更長(zhǎng)的距離中進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)德國(guó)聯(lián)邦教育與科研部(BMBF)贊助的項(xiàng)目，他們成功驗(yàn)證了這一結(jié)果。在這個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中，他們通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)的單光子光源，在慕尼黑市中心的建筑屋頂長(zhǎng)達(dá)約500米距離的自由空間內(nèi)進(jìn)行了測(cè)試，并最終實(shí)現(xiàn)了安全量子通信。

　　然而為了能夠在更長(zhǎng)的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳輸，一批來(lái)自維爾茨堡、慕尼黑及斯圖加特的科學(xué)家目前正努力為所謂的量子中繼器研究構(gòu)建模塊，這也是BMBF贊助的一個(gè)團(tuán)體項(xiàng)目的組成部分，該項(xiàng)目還有許多其他研究小組參與。量子中繼器類(lèi)似于傳統(tǒng)通信技術(shù)中的信號(hào)放大器，對(duì)長(zhǎng)距離量子通信至關(guān)重要。